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1、4.1电泳原理4.1.1电泳基本原理物质分子在正常情况下一般不带电，即所带正负电荷量相等，故不显示带电性。但是在一 定的物理作用或化学反应条件下，某些物质分子会成为带电的离子(或粒子)，不同的物质， 由于其带电性质、颗粒形状和大小不同，因而在一定的电场中它们的移动方向和移动速度也 不同，因此可使它们分离。若溶液里一电量为Q的带电粒子，在场强为E的电场中以速度u移动，则它所受到的电场 力F 应为：F =QE (6-1)根据斯托克司定律，在液体中泳动的球状粒子所受到的阻力F为：F=6 n ru (6-2)式中n为介质的粘度系数，r为粒子半径。当二力平衡，即F =F时，粒子作匀速泳动，且有u =QE
2、/6 n r (6-3) 4.1.2影响电 泳的外界因素电场强度、溶液的pH值、溶液的离子强度、电渗作用、粒子的迁移率、吸附作用 所谓电泳涂装，是将被涂物浸渍在水溶性涂料中作为阳极(阳极电泳)，另设一与其相对应 的阴极，在两极间通直流电，靠电流所产生的物理化学作用，使涂料均匀涂在被涂物上的一 种涂装技术。电泳涂装必须使用电泳漆，电泳漆通常又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水必 须按一定比例进行稀释，才能使用。电泳涂装一般包括四个同时进行的过程：1、电泳：在直流电场的作用下，正，负带电胶体粒子向负，正方向运动，也称泳动。2、电解：电极上分别进行着氧化还原反应，反而在电极上形成氧化与还原现象。3、电沉积
3、：由于电泳作用，移至阳极附近的带电胶体粒子在模板表体放出电子，而呈不溶 状态沉积，析出的现象，此时漆膜形成。4、电渗：在电场作用下，固相不动，而液相移动 的现象。电渗作用使漆膜内所含水份逐渐被排到涂膜外，最后形成几乎连电流也通不过去， 含水率极低，电阻相当高的致密漆膜。5、铁红环氧电泳漆为例：该电泳漆系改性环氧树脂，丁醇，乙醇胺，滑石粉，铁红的物质 组成，电泳漆与蒸馏水混合后，在直流电场的作用下，即分离成带正电荷的阳离子和带负电 荷的阴离子，并进行一系列复杂的物理化学胶体化学，电化学变化过程。电泳涂装的方法 及技巧(1) 一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理一上线一除油一水洗一除锈一水
4、洗 f中和f水洗f磷化f水洗f钝化f电泳涂装f槽上清洗f超滤水洗f烘干f下线。(2) 被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈， 用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用 除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳 前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚 度约12p m,要求磷化膜结晶细而均匀。(3)在过滤系统中，一般采用一级过滤，过滤 器为网袋式结构，孔径为2575p m。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合 更换周期和漆膜质量
5、等因素考虑，孔径50p m的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量要 求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。(4)电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循 环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽 液的循环次数控制68次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。(5) 随着生产时间的延长，阳极隔膜的阻抗会增加，有效的工作电压下降。因此，生产中应根据 电压的损失情况，逐步调高电源的工作电压，以补偿阳极隔膜的电压降。(6)超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。在此系统的运行中应注意， 系统一经运行后应连续运
6、行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在 超滤膜上，无法彻底清洗，将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命。超滤膜的出水率随运行 时间而呈下降趋势，连续工作3040天应清洗一次，以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤 水。（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺。电泳槽液的更新周期应在3个月以内。 以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例，对槽液的科学管理极为重要，对槽液的各种参 数定期进行检测，并根据检测结果对槽液进行调整和更换。一般按如下频率测量槽液的参 数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴邙日）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固 体含量和电导率每天一次；颜基比、有机溶剂含量、试验
7、室小槽试验每周2次。（8）对 漆膜质量的管理，应经常检查涂膜的均一性和膜厚，外观不应有针孔、流挂、橘皮、皱纹等 现象，定期检查涂膜的附着力、耐腐蚀性能等物理化学指标。检验周期按生产厂家的检验标 准，一般每个批次都需检测。电泳涂装及水性漆的运用，标志着涂装工业的一项重大进步。电泳涂装施工速度快，可实 现机械化和自动化连续作业，减轻劳动强度，漆膜均匀，附着力强，对一般涂装方法不易涂 到或涂不好的部位，如前所述的筋板焊缝等处都能获得均匀平整，光滑的漆膜。涂料利用率 高达90%-95%，由于电泳涂料是以水作为溶剂的，具有不燃性，无毒、操作方便等优点。 电泳后经过烘干的漆膜，具有优良的附着力，它的防锈性
8、耐腐蚀性，耐候性等性能均优于普 通油漆及一般的施工方法。1.前言阴极电泳涂装是目前世界上较为先进的一项涂装技术，采用该项技术所获得的涂膜抗腐蚀性 能要比阳极电泳涂膜强一倍以上。阴极电泳的涂膜质量除了与涂装线的设计、安装水平、工 艺及设备是否完善以及涂料产品质量是否有保证等因素有关外，还与管理者的水平和素质有 着极为重要的关系。在已固有的生产条件的涂装管理中，应采取什么措施、抓住哪些环节、 怎样设臵控制点来保证涂膜质量?本文提出了看法和意见，与读者共同商榷。2涂膜质量问题及其影响因素2.1阴极电泳涂装的典型工艺流程由于处理的材质和表面状态不尽相同，所以所采用的工艺流程、特别在前处理的工艺上也不
9、完全相同。但其总体要求是一致的。较为常见的流程如下：机加工成形产品一清除焊渣毛刺 -上线一脱脂（除锈）一水洗一表调磷化一水洗一电沉积一电泳后洗一干燥固化一产品。 2.2涂膜质量问题及质量要求由于受到各种因素的影响，涂膜将出现各种质量问题，归纳起来主要分为两大类：（1）外在质量即装饰质量问题，主要是颜色、光泽和平整度三项，其质量要求主要看该涂膜 是作底漆还是作“底、面合一漆”的不同而异。（2）内在质量问题，包括机械性能和耐腐蚀 性能两方面。机械性能涂膜附着力（级）：级数越大表示附着力越差，一般以“）”级为最好。涂膜厚度（“m）:由于 受到电阻的影响，涂膜厚度总会受到某种程度的限制。一般而言，涂膜
10、不宜太薄，太薄不仅 降低其光泽和平整度，而且会降低涂膜综合性能。不管属于何种产品，增加涂膜厚度，对提焦的碳素等物质不清除，不仅降低预涂件表面的平整度，而且将降低有关部位的导电性。 该工序多为手工或半机械处理。为了保证处理质量，要求有比较严格的质检制度。质检要求：毛刺、焊渣除净、表面平整。4.2上线后质量控制上线后主要分为4个工序，分别是：前处理工序，包括脱脂（除锈）、表调、磷化、水洗；电 沉积工序；电沉积后洗工序；湿膜干燥固化工序。4.2.1前处理工序（1）脱脂除锈。该工序是表面处理最为重要的工序，其处理质量的好坏是保证涂膜质量的一 个关键所在。该工序的处理方法较为常见的有酸洗（或“二合一”）
11、法、超声波法等。影响处 理质量的因素虽略有不同，但亦有共同点。如预涂材质及表面状态、工作液的种类、性能及 其pH、操作温度、Fe3+离子含量、工作液的使用周期等。质量控制应关注工作液的pH、操作温度和工作周期（Fe+离子浓度）。当处理效果明显下降， 采用提高pH或温度仍无效果时，主要是工作液使用周期过长（Fe2+离子浓度过高）所致。此 时为了保证处理效果应果断采取措施即更换新液。质检要求：预涂件表面无油污、锈迹、氧化皮和其他杂质（金属表面完全裸露），表面平整， 不返锈。（2）表调、磷化。电泳涂装要求涂件有较高的磷化质量，一是膜厚要均匀无遗漏；二是结晶 细致；三是膜不能过厚。为了保证磷化质量，磷
12、化前预涂件表面预先经过“表调”是必不可 少的。影响磷化质量的因素除r与磷化剂的产品质量密切相关外，还与工作液的温度、总酸 度、游离酸度、促进剂浓度等参数的操作控制有关。这些参数因磷化产品的不同而不同，管 理者和检测人员应定时或不定时地做好监控工作，切实控制好这些参数。质检要求：磷化膜均匀、细腻、膜厚13p m,不能过厚，否则，将使涂膜变得粗糙或者降 低涂膜厚度甚至电泳不上。（3）水洗此处水洗包括2个工序的水洗：脱脂除锈后洗。该工序的水洗主要是为了洗净预涂件表面的残酸、残碱，以避免它们污染 和干扰下道工作液（表调、磷化）的处理效果和使用寿命。对涂装质量本身并无直接的影响。 只要洗后保证了洗件的洁
13、净度（不降低表调剂、磷化剂的使用效果）就算达到了洗涤目的。质 检要求：滴水pH中性，洗件湿润均匀，无挂珠。磷化后洗（附纯水水质要求）。该道工序的水洗远比前道工序水洗重要，而且对水洗质量要 求非常苛刻，其原因在于磷化后如果不洗净工件表面残存的磷化剂和其他杂质，将会引起两 个严重后果：残存磷化液中的Zn2+、Fe2+、H2PO4-、HPO42-、HPO43-等可溶性盐类离 子是电泳涂膜“蛤蟆皮”、“针孔”等弊病的“元凶”，随着它们的混入和含量的增加，将造 成大量的涂膜质量问题，后果极为严重；残存磷化剂中可溶性盐类离子随使用时间的增加 而增加，含量过高引起树脂析出而沉淀，从而降低涂料利用率，严重时甚
14、至会使电泳槽液报废，从而造成重大的经 济损失。质检要求：预涂件洗水滴液pH小于7；电导率小于50p S/cm。应特别指出，磷化后最后一 道水洗对纯水水质要求较高，这是保证该道水洗质量的重要环节。管理者及操作人员应做好 纯水水质的监控工作。纯水水质要求：电导率小于20p S/cm（pHV6.5）。工序质检重点： 油、锈、污除净；磷化膜厚13p m；洗件滴水电导率小于50p S/cm。4.2.2电沉积 该工序是整个电泳涂装的中心环节，涂装线成功与否皆赖于此。因此，管理的重点和难点亦 集中于此。前面所有工序即前处理质量如何亦将在此得到“反馈”，为了使电沉积能正常地 进行和获得好的涂膜质量，就必须正确
15、和全面地执行工艺规程，使电泳槽液始终处于一个稳 定、乳化效果和电泳特性均佳的良好状态，以及能维护其正常运行的循环搅拌系统。为此, 平常的管理应针对如下几个环节，紧紧抓住不放松。电泳槽液的工艺参数如固含量、助 剂含量、pH、颜基比、电导率、温度、施工电压（电流）应根据不同季节（温度）和是否生产进 行适时调整和控制，使之始终处于正常范围。电泳槽液良好状态的特征是：漆液均匀、细腻、呈均相状态。应以此标准检查槽液。循环搅拌系统运行正常，槽底各处均无沉淀现象发生。槽液循环过滤装臵、恒温装臵、超滤装臵等均运行正常，设备（滤袋、滤管）无破漏，透过 液清澈（参数符合工艺要求）。施工电压稳定、电流充足、吊具导电
16、性和阳极液循环系统良好。正确配漆、使之“熟 化”彻底。检测系统运行正常。以及磷化温度和时间。一般低锌磷化采用NO3-促进剂体系（含量 15g/L）,处理温度50 60C，浸入时间35min,总酸度2027点（滴定10mL磷化液至酚酞终点时所消耗的氢 氧化钠溶液的毫升数），游离酸0.71.3点（滴定10mL磷化液至甲基橙终点时所消耗的氢 氧化钠溶液的毫升数）。若在锌系或锌钙系磷化液中加入一定量的Ni2+或Mn2+ （25g/L）， 可形成颗粒状晶粒致密的磷化膜，增强磷化膜的耐碱性。从而提高电泳涂层的耐腐蚀性。此 外,磷化后必须彻底洗净磷化膜上残留的可溶性盐，因为在湿热条件下这种可溶性盐容易引 起涂层的脱落，且它带入电泳槽会严重污染电泳涂料。5.2.2.3固体分阴极电泳槽液的固体分通常控制在18%25% （质量分数），固体分的高低对涂料电沉积 量的影
